জ্যোতির্বিজ্ঞান ও মহাবিশ্বতত্ত্ব

মহাজাগতিক N-বডি

কয়েক বিলিয়ন কণা হিসেবে কৃষ্ণ পদার্থ, প্রায় অভিন্ন আদি মহাবিশ্ব থেকে মহাকর্ষে বেড়ে ওঠা তন্তু, প্রাচীর ও শূন্যতার মহাজাগতিক জালে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আমাদের মহাবিশ্বের মডেল কি টেলিস্কোপ যে বৃহৎ-পরিসরের কাঠামো দেখে সেটিই গড়ে তোলে?

বাদ দেয়: একটি কণা দশ লক্ষ সূর্যের প্রতিনিধিত্ব করে, তাই একটি ছায়াপথের চেয়ে ছোট কিছুই আসলে সেখানে নেই।

যাতে চলে: প্রায় 10^17.5 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় সুপারকম্পিউটারের একটি বড় অংশ, কয়েক সপ্তাহের জন্য।শুরুর সাল: 1970 Peebles-এর ছায়াপথ-গুচ্ছ গঠনের 300-বিন্দু মডেল, প্রথম দিককার একটি; তারা-গুচ্ছের N-বডি রান শুরু হয় von Hoerner-এর হাতে 1960 সালে

গ্যালাক্সি গঠন

গ্যাস শীতলীকরণ, তারা-গঠন ও সুপারনোভা বিস্ফোরণ, এবং কৃষ্ণগহ্বরের অ্যাক্রিশন যা বহির্প্রবাহ চালায়, সবই কৃষ্ণ পদার্থের জালের ওপর স্তরে স্তরে সাজানো।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ছায়াপথগুলো কেন এই আকার আর মাপে আসে?

বাদ দেয়: তারা গঠন আর কৃষ্ণগহ্বরের ফিডব্যাক সাব-গ্রিড স্তরের সমন্বয়যোগ্য নিয়ম দিয়ে ধরা হয়, মৌলিক নীতি থেকে বের করা হয়নি।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় সুপারকম্পিউটারের একটি বড় অংশ, কয়েক সপ্তাহের চালনা-সময়।শুরুর সাল: 1992 গঠনরত গ্যালাক্সির প্রাথমিক মহাকর্ষ-সহ-গ্যাস মিলিত সিমুলেশন।

বিগ ব্যাংয়ের নিউক্লিওসংশ্লেষণ

প্রথম বিশ মিনিট, যখন মহাবিশ্ব ছিল একটি নিউক্লীয় চুল্লি, যা হাইড্রোজেন, হিলিয়াম আর সামান্য লিথিয়াম বানাচ্ছিল।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: অনুমিত মৌল-অনুপাত কি আমাদের মাপতে পারা সবচেয়ে পুরোনো গ্যাসের সঙ্গে মেলে?

বাদ দেয়: ধরে নেয় আদি মহাবিশ্ব পুরোপুরি সমসত্ত্ব ছিল, যদিও তাতে ছোট অসমসত্ত্বতা ছিল।

যাতে চলে: প্রায় 10¹² FLOPS মোটামুটি একটি ল্যাপটপ; পুরো গণনায় কয়েক সেকেন্ড লাগে।শুরুর সাল: 1967 Wagoner, Fowler ও Hoyle-এর প্রথম হিসাব করা হালকা মৌলের প্রাচুর্য।

মহাজাগতিক মাইক্রোওয়েভ পটভূমি

তরুণ মহাবিশ্বের গরম প্লাজমায় তরঙ্গ, বিগ ব্যাংয়ের 380,000 বছর পর আলো মুক্তি পাওয়া পর্যন্ত বিবর্তিত।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কোন মহাজাগতিক প্যারামিটার আমাদের দেখা গরম আর ঠান্ডা দাগের নকশা তৈরি করে?

বাদ দেয়: ধরে নেয় আদর্শ মহাজাগতিক মডেল সঠিক এবং শুধু তার ছোট পরামিতি-সেটটি মেলায়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹³ FLOPS মোটামুটি একটি ডেস্কটপ ওয়ার্কস্টেশন; প্রতিটি পরামিতি-সেটে কয়েক মিনিট।শুরুর সাল: 1996 Seljak ও Zaldarriaga-র মাইক্রোওয়েভ আকাশের দ্রুত বোল্টজমান কোড।

মহাজাগতিক পুনঃআয়নীকরণ

প্রথম তারা আর ছায়াপথের অতিবেগুনি আলো আদি মহাবিশ্বে ভরা নিরপেক্ষ হাইড্রোজেনের ভেতর দিয়ে ছড়িয়ে তাকে আয়নিত করছে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: মহাজাগতিক অন্ধকার যুগের পর কী মহাবিশ্বকে পুনরায় আয়নিত করেছিল?

বাদ দেয়: আয়নিত করার বেশির ভাগ কাজ যারা করছে, সেই ক্ষীণ, দূরের উৎসগুলো এখনো কোনো টেলিস্কোপের সরাসরি দেখার নাগালের বাইরে, তাই তাদের সংখ্যা বাড়িয়ে অনুমান করা হয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় সুপারকম্পিউটারের একটি বড় ভাগ, কয়েক সপ্তাহের জন্য।শুরুর সাল: 1999 প্রথম আয়নিত বুদ্বুদের প্রাথমিক বিকিরণ-সঞ্চরণ সিমুলেশন।

আন্তঃছায়াপথ মাধ্যম ও লাইম্যান-আলফা বন

ছায়াপথগুলোর মাঝে সুতোর মতো ছড়ানো পাতলা গ্যাস, মহাকর্ষ আর উত্তাপে বিবর্তিত হয়, যতক্ষণ না তার শোষণের নকশা দূরের কোয়াসারের বর্ণালির ঝিকমিক করা রেখার বনের সঙ্গে মেলে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ছায়াপথগুলোর মাঝের গ্যাসে কতটা সাধারণ পদার্থ আছে, আর তা কতটা গরম?

বাদ দেয়: গ্যালাক্সির অতিবেগুনি আলো গ্যাসকে কীভাবে গরম করে তার অনুমানের ওপর নির্ভর করে, যা সরাসরি পর্যবেক্ষিত নয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় বা জাতীয় ক্লাস্টার, প্রতিটি সিমুলেটেড আয়তনে কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1994 লাইম্যান-আলফা বন ফুটিয়ে তোলা প্রাথমিক হাইড্রোডাইনামিক সিমুলেশন।

তরঙ্গ ডার্ক ম্যাটারের সিমুলেশন

মহাবিশ্বকে বিবর্তিত করা হয় ডার্ক ম্যাটারকে শ্রোডিঙ্গার আর পয়সন সমীকরণ মেনে চলা সুসংগত কোয়ান্টাম তরঙ্গ ধরে, ক্লাসিক্যাল কণা হিসেবে নয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ডার্ক ম্যাটার অতি-হালকা তরঙ্গ হলে মহাজাগতিক কাঠামো কেমন দেখাত?

বাদ দেয়: তরঙ্গের রেজোল্যুশনের শর্তের কারণে বড় আয়তন সামলানো কঠিন, আর ব্যারিয়ন প্রায় বাদ পড়ে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁹ FLOPS মোটামুটি বড় অভিযোজনশীল-জালিকার তরঙ্গ সিমুলেশনশুরুর সাল: 2014 Cosmic structure as the quantum interference of a coherent dark wave (2014) সূত্র

স্থানীয় মহাবিশ্বের সীমাবদ্ধ সিমুলেশন

মহাজাগতিক চালনা, যার আদি শর্ত এমনভাবে ঠিক করা, যাতে বিবর্তিত আয়তন আমাদের গ্যালাক্সির পর্যবেক্ষিত প্রতিবেশী, কাছের গুচ্ছসহ, ফুটিয়ে তোলে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আমরা কি মহাবিশ্বের একটি সাধারণ খণ্ডের বদলে আকাশগঙ্গার চারপাশের আসল কাঠামো সিমুলেট করতে পারি?

বাদ দেয়: সীমাবদ্ধতা নয়েজযুক্ত দূরত্ব-তথ্য থেকে আসে, তাই মিল নির্ভুল নয়, পরিসংখ্যানগত।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁹ FLOPS মোটামুটি সীমাবদ্ধ প্রাথমিক শর্ত থেকে বড় N-বডি বা তরলগতীয় রানশুরুর সাল: 2010 Constrained Local UniversE Simulations (CLUES) (2010) সূত্র

মহাজাগতিক অনুকারক

ব্যয়বহুল মহাজাগতিক সিমুলেশনের একটি পরিমিত সেট দিয়ে একটি দ্রুত ইন্টারপোলেটর প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়, যা কাছাকাছি পরামিতির জন্য ম্যাটার পাওয়ার স্পেকট্রামের মতো পরিসংখ্যান অনুমান করে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: মাত্র কয়েক ডজন সিমুলেশন থেকে কি হাজার হাজার পরামিতি-পছন্দের কাঠামো অনুমান করা যায়?

বাদ দেয়: এটি কেবল সেই প্যারামিটার-পরিসর ও পরিসংখ্যান ঢাকে যাতে এটি প্রশিক্ষিত।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁸ FLOPS মোটামুটি কয়েক ডজন N-বডি চালনার নকশা, তারপর প্রায় বিনা গণনা-খরচে অনুমানশুরুর সাল: 2010 The Coyote Universe III: simulation suite and precision emulator (2010) সূত্র

তারাসমষ্টির সংশ্লেষণ

বহু প্রজন্মের তারার মিলিত আলো তারার বিবর্তন-পথ আর বর্ণালি থেকে যোগ করা হয়, একটি ছায়াপথের রং থেকে বয়স, ভর আর তারা গঠনের ইতিহাস পড়তে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: তারার কোন মিশ্রণ একটি ছায়াপথকে তার রং দেয়?

বাদ দেয়: তারার গতিপথ আর বর্ণালির গ্রন্থাগারেরও নিজস্ব অনিশ্চয়তা আছে, যেমন বিবর্তনের শেষ পর্যায়ে।

যাতে চলে: প্রায় 10⁹ FLOPS মোটামুটি বয়স ও ধাতুসমৃদ্ধির গ্রিড জুড়ে বারবার করা সস্তা বর্ণালী সংশ্লেষণ।শুরুর সাল: 1983 Bruzual's spectral evolution of galaxies, early-type systems. সূত্র

গ্যালাক্সির রাসায়নিক বিবর্তন

একটি ছায়াপথে সময়ের সঙ্গে ভারী মৌল জমে ওঠা, গ্যাসের প্রবাহ ঢোকা, তারা গঠন, তারার মৃত্যু আর গ্যাস বেরিয়ে যাওয়া থেকে, একগুচ্ছ যুক্ত হার-সমীকরণ হিসেবে লেখা।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি ছায়াপথ কীভাবে তার লোহা ও অক্সিজেন জমিয়েছে?

বাদ দেয়: মিশ্রণ ও গ্যাস-প্রবাহ কয়েকটি মুক্ত প্যারামিটারে মেলানো হয়, তাই মডেলটি মেলে কিন্তু পূর্বাভাস দেয় না।

যাতে চলে: প্রায় 10⁸ FLOPS মোটামুটি হালকা হার-সমীকরণ সমাকলন, পরামিতিজুড়ে স্ক্যান করা।শুরুর সাল: 1968 Tinsley-র ছায়াপথে তারা আর গ্যাসের বিবর্তনের মডেল। সূত্র

আধা-বিশ্লেষণধর্মী ছায়াপথ গঠন

কৃষ্ণ পদার্থ সিমুলেশনের মিলিত হ্যালোতে শীতলীকরণ, তারা-গঠন ও প্রতিক্রিয়ার সরল নিয়মে গ্যালাক্সি আঁকা, কম গণনা-খরচে প্রতিটি গ্যালাক্সি অনুসরণ করা।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ডার্ক-ম্যাটার হ্যালো প্রতিটি আকারের কত ছায়াপথ ধারণ করে?

বাদ দেয়: তারা গঠন আর ফিডব্যাকের রেসিপি বের করা হয়নি, মিলিয়ে নেওয়া হয়েছে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹³ FLOPS মোটামুটি কয়েক মিলিয়ন একীভবন-বৃক্ষে প্রয়োগ করা নিয়ম, তরলগতীয় সিমুলেশনের চেয়ে অনেক সস্তা।শুরুর সাল: 1993 Kauffmann, White ও Guiderdoni-র একীভূত হতে থাকা ডার্ক-ম্যাটার হ্যালোর ভেতরে ছায়াপথ গঠন। সূত্র

স্ব-মিথস্ক্রিয়াশীল ডার্ক-ম্যাটার সিমুলেশন

কৃষ্ণ পদার্থের কণা একে অপরকে বিক্ষিপ্ত করতে দেওয়া হয়, ফলে হ্যালোর কেন্দ্র চ্যাপ্টা হয় ও উপগ্রহের আকার বদলায়, গ্যালাক্সির পর্যবেক্ষণের বিরুদ্ধে পরীক্ষিত।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কৃষ্ণ-পদার্থের কণা কি সংঘর্ষে আসে, আর তাতে কি গ্যালাক্সির কেন্দ্র নরম হয়?

বাদ দেয়: মিথস্ক্রিয়ার প্রস্থচ্ছেদ একটি মুক্ত সংখ্যা, আর ব্যারিয়নিক ফিডব্যাক একই কেন্দ্রের নকল করতে বা তা লুকিয়ে দিতে পারে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি বিক্ষেপণ ধাপ যোগ করা N-বডি রান।শুরুর সাল: 2000 Yoshida, Springel, White ও Tormen-এর দুর্বলভাবে স্বমিথস্ক্রিয়াশীল ডার্ক ম্যাটার আর ডার্ক হ্যালোর কাঠামো। সূত্র

ভরযুক্ত-নিউট্রিনো মহাজাগতিক সিমুলেশন

কাঠামো-গঠনের রানে ছোট ভরসহ নিউট্রিনো কণা বা গ্রিড-তরল হিসেবে যোগ করা হয়, যাতে মহাজাগতিক জালের বৃদ্ধিতে প্রভাব মাপা যায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: নিউট্রিনোর ভর মহাজাগতিক কাঠামোর বৃদ্ধিকে কতটা ধীর করে?

বাদ দেয়: নিউট্রিনোর তাপীয় নয়েজ কণা-পদ্ধতিকে কোলাহলপূর্ণ করে, আর তাদের ভর নিজেই অজানা।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি নিউট্রিনো উপাদান যোগ করে বড়-আয়তনের N-বডি রান।শুরুর সাল: 2008 Brandbyge, Hannestad, Haugboelle and Thomsen's effect of thermal neutrino motion on the non-linear matter power spectrum. সূত্র

পরিবর্তিত-মহাকর্ষ কাঠামো গঠন

N-বডি রান যেখানে বড় মাপে মহাকর্ষ সাধারণ আপেক্ষিকতা থেকে সরে যায়, কাছাকাছি তা ফিরিয়ে আনা একটি আড়ালকরণ প্রক্রিয়াসহ, যাতে মহাবিশ্বকে নতুন বলের জন্য পরীক্ষা করা যায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: মহাকর্ষ বদলালে কি মহাজাগতিক কাঠামোয় কোনো ছাপ থাকত?

বাদ দেয়: প্রতিটি তত্ত্বের জন্য নিজস্ব সাজানো সমাধানকারী লাগে, আর বাছাই নির্ভুলভাবে অনুসরণ করা ব্যয়বহুল।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি প্রতিটি ধাপে একটি বাড়তি অরৈখিক ক্ষেত্র সমীকরণ সমাধান করা N-বডি রান।শুরুর সাল: 2008 Oyaizu-র f(R) মহাবিশ্ব-তত্ত্বের অরৈখিক বিবর্তন, পদ্ধতি। সূত্র

সিমুলেটেড মহাবিশ্বের ভেতর দিয়ে দুর্বল-লেন্সিংয়ের রশ্মি-অনুসরণ

একটি বড় সিমুলেশনের পদার্থের ভেতর দিয়ে চালানো আলোকরশ্মি, ছায়াপথের আকার কতটা সামান্য বেঁকে যায় তার পূর্বাভাস দিতে, যাতে জরিপগুলো ক্যালিব্রেট করা যায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: মাঝের পদার্থের কারণে দূরের ছায়াপথের আকার কতটা বেঁকে যায়?

বাদ দেয়: বহু-তল আসন্নকরণ ও সীমিত রেজোলিউশন ক্ষুদ্রতম লেন্সিং কাঠামোকে ঝাপসা করে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি কয়েক শো N-বডি স্ন্যাপশটের ভেতর দিয়ে রে ট্রেসিং।শুরুর সাল: 2000 Jain, Seljak ও White-এর বৃহৎ-মাপের কাঠামোর দুর্বল লেন্সিংয়ের রে-ট্রেসিং সিমুলেশন। সূত্র

মহাজাগতিক স্ট্রিং-নেটওয়ার্কের বিবর্তন

আদি দশা-পরিবর্তনের পর থেকে যাওয়া পাতলা, টানা ত্রুটির একটি নেটওয়ার্ক, কতগুলো লুপ ও দীর্ঘ স্ট্রিং টিকে থাকে এবং কীভাবে মহাকর্ষীয় প্রভাব ফেলত তা দেখতে বিবর্তিত করা হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কসমিক স্ট্রিং, যদি থাকে, তবে কি এমন বিন্যাসে থিতু হয় যা মাপ-নিরপেক্ষ থাকে?

বাদ দেয়: ক্ষেত্র-তত্ত্বের চালনা বাস্তবসম্মত স্ট্রিং-প্রস্থে পৌঁছাতে পারে না, আর মাপ-পরিসরে কেবল বহির্গণনায় পৌঁছানো যায়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁴ FLOPS মোটামুটি প্রসারমান বাক্সে Nambu-Goto বা ক্ষেত্র-তত্ত্ব সিমুলেশন।শুরুর সাল: 1985 কসমিক স্ট্রিংয়ের গণনা করা বিবর্তন নিয়ে Albrecht ও Turok-এর কাজ। সূত্র

আদি মহাবিশ্বের ল্যাটিস-ক্ষেত্র গতিবিদ্যা

জালিকায় স্কেলার ক্ষেত্র স্ফীতির শেষ পর্যন্ত বিবর্তিত করা হয়, দেখতে যে ইনফ্ল্যাটনের শক্তি এক প্রচণ্ড অনুরণন-বিস্ফোরণে কণায় কীভাবে স্থানান্তরিত হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: স্ফীতির পর মহাবিশ্ব কীভাবে উত্তপ্ত হলো?

বাদ দেয়: কোয়ান্টাম ওঠানামার জায়গায় চিরায়ত ক্ষেত্র, যা কেবল দখল-সংখ্যা বড় থাকলেই বৈধ।

যাতে চলে: প্রায় 10¹³ FLOPS মোটামুটি চিরায়ত ল্যাটিস-ক্ষেত্র চালনা, প্রতি পাশে কয়েক হাজার বিন্দু পর্যন্ত।শুরুর সাল: 1996 Khlebnikov ও Tkachev-এর ইনফ্ল্যাটনের চিরায়ত ক্ষয়। সূত্র

গ্যালাক্সির মহাজাগতিক-রশ্মির সঞ্চরণ

সুপারনোভা থেকে আসা আধানযুক্ত কণা ব্যাপন, শক্তি-ক্ষয় ও নিউক্লিয় বিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে গ্যালাক্সিতে ঘুরে বেড়ায়, পৃথিবীতে কী পৌঁছায় এবং তারা কোন গামা-রশ্মি ছাড়ে তা অনুমান করতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: মহাজাগতিক রশ্মি কীভাবে ছায়াপথে ছড়ায়, আর কী রেখে যায়?

বাদ দেয়: ছায়াপথের চৌম্বক ক্ষেত্র আর গ্যাসের বিন্যাস মসৃণ করে ধরা হয়, তাই ব্যাপন সহগ ফিট করে নিতে হয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹² FLOPS মোটামুটি প্যারামিটারের গ্রিড জুড়ে একটি পরিবহন সমীকরণের সংখ্যাগত সমাধান।শুরুর সাল: 1998 Strong ও Moskalenko-র ছায়াপথে মহাজাগতিক রশ্মির নিউক্লিয়নের সঞ্চরণ। সূত্র

অন্তরকলনযোগ্য মহাজাগতিক সিমুলেশন

কাঠামো-বৃদ্ধির একটি কণা-জালিকা সিমুলেশন এমনভাবে লেখা, যাতে গ্রেডিয়েন্ট তার ভেতর দিয়ে বয়ে যায়, ফলে আদি শর্ত বা পরামিতিকে সরাসরি পর্যবেক্ষিত গ্যালাক্সির সঙ্গে মেলানো যায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কোন শুরুর ঘনত্ব-ক্ষেত্র আর মহাবিশ্বতত্ত্ব আমাদের সত্যিই দেখা ছায়াপথগুলো তৈরি করে?

বাদ দেয়: দ্রুত কণা-জাল পদ্ধতি ছোট মাপে মোটা, তাই বড় কাঠামোর সঙ্গে মেলে কিন্তু ছায়াপথের ভেতরের সঙ্গে নয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি প্রতি ফিট-করা আয়তনের জন্য কয়েক শো GPU-ঘণ্টা।শুরুর সাল: 2020 Modi ও সহকর্মীদের FlowPM, একটি ডিস্ট্রিবিউটেড TensorFlow কণা-জালিকা মহাজাগতিক সলভার। সূত্র

কৃত্রিম আকাশ-জরিপের ক্যাটালগ ও ছবি

গ্যালাক্সি, তারা ও ক্ষণস্থায়ী ঘটনার একটি নকল মহাবিশ্ব সিমুলেশন থেকে আঁকা হয়, তারপর একটি জরিপ টেলিস্কোপ ও তার পাইপলাইন যে পিক্সেল-ছবি ধরত, তাতে রূপান্তর করা হয়, নয়েজ, মিশে যাওয়া ও যন্ত্রের প্রভাবসহ।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: যে আকাশের সত্য আমরা জানি, তা থেকে জরিপের সফটওয়্যার কি আসল মহাবিশ্বতত্ত্ব ফিরে পাবে?

বাদ দেয়: নকল আকাশে শুধু সেই পদার্থবিজ্ঞান আর যন্ত্রের প্রভাব থাকে, যা এর নির্মাতারা ভেবেছিলেন, তাই অপ্রত্যাশিত পদ্ধতিগত ত্রুটি অপ্রত্যাশিতই থেকে যায়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি ক্যাটালগ ও ছবি তৈরির জন্য কয়েকটি সুপারকম্পিউটার বরাদ্দে কয়েক মাস।শুরুর সাল: 2021 LSST ডার্ক এনার্জি সায়েন্স কোলাবোরেশনের DC2 সিমুলেটেড আকাশ-জরিপ। সূত্র

গ্যালাক্সির সংঘর্ষ ও একীভবন সিমুলেশন

দুটি ছায়াপথকে পরীক্ষামূলক তারার চাকতি ধরা হয়, মহাকর্ষের টানে পাশ কাটিয়ে যাচ্ছে, জোয়ারের লেজ, সেতু আর একীভবন কীভাবে তৈরি হয় তা দেখাতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কিছু গ্যালাক্সির চারপাশে দেখা তারার দীর্ঘ ধারা কি অতীতে কাছাকাছি আসার কোনো ঘটনা থেকে এসেছে?

বাদ দেয়: প্রাথমিক সংস্করণ তারাদের একে অপরের ও গ্যাসের ওপর মহাকর্ষ উপেক্ষা করে, আর আসল জোড়ার সঙ্গে যেকোনো একটি মিল শুধু একটি সম্ভাব্য ইতিহাস।

যাতে চলে: প্রায় 10¹² FLOPS মোটামুটি আধুনিক উচ্চ-রেজোলিউশন একীভবনের জন্য ওয়ার্কস্টেশনে কয়েক ঘণ্টা থেকে কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1972 Toomre ও Toomre-র সীমিত তিন-বস্তু হিসাব, ছায়াপথের সেতু আর লেজ নিয়ে। সূত্র

তারার বিবর্তন

একটি তারা গ্যাসের স্তরে স্তরে সাজানো খোলস হিসেবে, জন্ম থেকে সাদা বামন, নিউট্রন তারা বা কৃষ্ণগহ্বর পর্যন্ত তার জ্বালানি পুড়িয়ে চলছে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই ভরের একটি তারা কতদিন বাঁচে, আর কীভাবে মরে?

বাদ দেয়: টার্বুলেন্স সরাসরি সমাধান না করে পরিচলন আর ঘূর্ণনকে প্যারামিটার-নিয়মে ধরা হয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹² FLOPS মোটামুটি একটি ল্যাপটপ; একটি পূর্ণ বিবর্তন-পথে কয়েক মিনিট লাগে।শুরুর সাল: 1955 Hoyle ও Schwarzschild-এর লোহিত দানব তারার প্রাথমিক গণনা-করা মডেল।

কেন্দ্র-ধসের সুপারনোভা

একটি বিশাল তারার শেষ সেকেন্ড: কেন্দ্র ভেঙে পড়ছে, নিউট্রিনো ছুটে বেরোচ্ছে, আর একটি শকওয়েভ হয় তারাটিকে ছিঁড়ে ফেলে, নয়তো থমকে যায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কোন প্রক্রিয়া একটি বিশাল তারার বিস্ফোরণ চালায়?

বাদ দেয়: থমকে যাওয়া শকওয়েভকে যা আবার জাগায়, সেই প্রক্রিয়া এখনো মীমাংসিত নয়, আর মডেলগুলো তারায় তারায় আলাদা।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় সুপারকম্পিউটারের একটি বড় ভাগ, কয়েক মাসের জন্য।শুরুর সাল: 1966 কেন্দ্র-ধসের Colgate ও White-এর প্রথম কম্পিউটার মডেল।

তারার জন্ম

ঠান্ডা গ্যাসের মেঘ মহাকর্ষের টানে ধসে তারার গুচ্ছ হয়, টার্বুলেন্স ও চৌম্বকক্ষেত্র উল্টো ঠেলে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: তারা কেন এই ভরের বিস্তার নিয়ে তৈরি হয়?

বাদ দেয়: একটি পূর্ণ মেঘ এবং যে ক্ষুদ্র মাত্রায় একটি তারা আসলে গড়ে ওঠে, উভয়কে এখনো একসঙ্গে রেজোল্যুশনে ধরতে পারে না।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় বা জাতীয় ক্লাস্টার, একটি মেঘের জন্য কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1969 Larson-এর প্রোটোস্টেলার মেঘের ধসের প্রথম গণনা।

তারার স্পন্দন

তারার ভেতরে অনুরণিত শব্দতরঙ্গ ও অভিকর্ষজ তরঙ্গের হিসাব করা হয়, টেলিস্কোপে উজ্জ্বলতার কাঁপুনির যে ধরন ধরা পড়ত তা অনুমান করতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি তারার দোলন তার ভেতরে কী আছে সে সম্পর্কে আমাদের কী বলে?

বাদ দেয়: কেবল বাইরের স্তরগুলো ভালোভাবে নির্ধারিত। একেবারে কেন্দ্র এখনো অনুমানের বিষয়, সরাসরি পরিমাপের নয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹² FLOPS মোটামুটি একটি ল্যাপটপ; একটি পূর্ণ দোলন-বর্ণালিতে কয়েক মিনিট লাগে।শুরুর সাল: 1975 সূর্যের পর্যবেক্ষিত পাঁচ-মিনিটের স্পন্দনের সঙ্গে তুলনা করা প্রাথমিক গণনা করা দোলন মডেল।

যুগল তারার বিবর্তন

দুটি তারা এত কাছাকাছি ঘোরে যে একে অপরের থেকে গ্যাস টেনে নেয়, ভর বদলায়, মিশে যায়, নয়তো সংকুচিত অবশেষের বাঁধা জোড়া হয়ে শেষ হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই তারা-জোড়া কি একীভবনে, টিকে থাকা জোড়ায়, নাকি মহাকর্ষীয় তরঙ্গের উৎসে শেষ হবে?

বাদ দেয়: দুটি তারার মধ্যে ভর-স্থানান্তর এখনো মৌলিক সূত্র থেকে বের না করে কয়েকটি সমন্বয়যোগ্য বিধি দিয়ে দেখানো হয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹² FLOPS মোটামুটি একটি ল্যাপটপ; যুগল তারার একটি জনগোষ্ঠী কয়েক মিনিটে বিবর্তিত হয়।শুরুর সাল: 1967 কাছাকাছি যুগল তারার মধ্যে ভর-স্থানান্তরের প্রাথমিক গণনা করা মডেল।

তারার বায়ুমণ্ডল ও বর্ণালি

তারার বাইরের স্তর ভেদ করে বেরিয়ে আসা আলো, তাপমাত্রা ও উপাদান ধরে গণনা করা, যাতে টেলিস্কোপ কোন বর্ণালী নথিভুক্ত করত তার পূর্বাভাস দেওয়া যায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই তারা কী দিয়ে তৈরি, আর তার পৃষ্ঠ কত গরম?

বাদ দেয়: ধরে নেয় একটি মসৃণ, শান্ত বায়ুমণ্ডল, যদিও তারা-দাগ ও পরিচলন-কক্ষ আসল পৃষ্ঠকে এবড়োখেবড়ো করে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹³ FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন; প্রতিটি মডেল করা তারায় কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1967 মাপা তারার বর্ণালীর সঙ্গে তুলনা করা প্রাথমিক গণনা করা মডেল বায়ুমণ্ডল।

সুপারনোভার নিউট্রিনোর ফ্লেভার বিবর্তন

ভেঙে পড়া তারা থেকে বেরোনো ঘন নিউট্রিনো-স্রোত, একে অপরের গায়ে ছড়িয়ে পড়া আর ফ্লেভার বদলানোর সময় অনুসরণ করা হয়; এটি বিস্ফোরণ আর তৈরি হওয়া মৌলগুলোকে প্রভাবিত করে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: সুপারনোভার ভেতরের ভিড়ে নিউট্রিনো কীভাবে ফ্লেভার বদলায়?

বাদ দেয়: পুরো সমস্যা বিস্ফোরণের সঙ্গে একসঙ্গে সমাধান করার পক্ষে অনেক বড়, তাই ফ্লেভার পদার্থবিজ্ঞান ছোট, সরল বাক্সে ধরা হয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁵ FLOPS মোটামুটি কয়েকটি মাত্রায় যুগ্ম কোয়ান্টাম গতি-সমীকরণ।শুরুর সাল: 2006 Duan, Fuller, Carlson and Qian's simulation of coherent nonlinear neutrino flavour transformation in the supernova environment. সূত্র

তারার পৃষ্ঠের পরিচলন সিমুলেশন

তারার ফুটন্ত পৃষ্ঠস্তর বিকিরণসহ ত্রিমাত্রায় হিসাব করা হয়, গ্রানুলেশন আর বর্ণালি রেখার আকার পুনরুৎপাদন করতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি তারার পৃষ্ঠ দেখতে কেমন, আর তার রেখাগুলো কীভাবে তৈরি হয়?

বাদ দেয়: কেবল একটি পাতলা টুকরো মডেল করা হয়, আর নিচের গভীর স্তরগুলো এক-মাত্রিক নক্ষত্র মডেল থেকে চাপিয়ে দেওয়া।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁵ FLOPS মোটামুটি পৃষ্ঠের একটি টুকরোর ত্রিমাত্রিক বিকিরণ হাইড্রোডাইনামিক্স।শুরুর সাল: 1998 Stein ও Nordlund-এর সৌর গ্রানুলেশনের সিমুলেশন। সূত্র

সাধারণ-আবরণ বিবর্তন

একটি ঘন তারা তার সঙ্গীর ফুলে ওঠা বাইরের স্তরের ভেতরে পাক খেয়ে নামে, গ্যাস ছুড়ে ফেলে বা মিশে যায়; কোন নিকট যুগল টিকে যায় তা দেখতে জলগতিবিদ্যা দিয়ে অনুসরণ করা হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: পাক-খাওয়া তারাটি কি আবরণ ছুড়ে ফেলে, নাকি কেন্দ্রের সঙ্গে মিশে যায়?

বাদ দেয়: রান আসল ঘটনার চেয়ে অনেক কম স্থায়ী এবং গ্যাস ঠান্ডা করতে পারে না, তাই চূড়ান্ত পৃথকীকরণ অনিশ্চিত থেকে যায়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি কয়েকটি কক্ষপথের ত্রিমাত্রিক হাইড্রোডাইনামিক রান।শুরুর সাল: 1996 Rasio ও Livio-র অভিন্ন-আবরণ ব্যবস্থার তরলগতীয় সিমুলেশন। সূত্র

যুগল তারার জনগোষ্ঠী সংশ্লেষণ

ভর-স্থানান্তর, জোয়ার ও সুপারনোভা-ধাক্কার দ্রুত নিয়মে বিবর্তিত কয়েক মিলিয়ন যুগল তারা, যাতে একটি ছায়াপথে কত একীভবন, নোভা ও মহাকর্ষ-তরঙ্গের উৎস আছে তার পূর্বাভাস দেওয়া যায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি ছায়াপথ কতগুলো কৃষ্ণগহ্বর ও নিউট্রন-তারার জোড় তৈরি করে?

বাদ দেয়: দ্রুত মেলানোর সূত্র বিস্তারিত তারা-মডেলের জায়গা নেয়, তাই বিরল ফলাফল ধরে নেওয়া নিয়মের ওপর ঝুলে থাকে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹² FLOPS মোটামুটি বিশ্লেষণধর্মী ফিট ব্যবহার করে বিবর্তিত কয়েক মিলিয়ন যুগল।শুরুর সাল: 2002 Hurley, Tout ও Pols-এর জনসংখ্যা-গবেষণার জন্য জোয়ারসহ যুগল তারার দ্রুত বিবর্তন। সূত্র

কোল্যাপসার ও গামা-রশ্মি বিস্ফোরণের জেট

একটি বিশাল তারা কৃষ্ণগহ্বরে ধসে পড়ে এবং নক্ষত্র-আবরণের ভেতর দিয়ে একটি জেট চালায়, আপেক্ষিকতাবাদী জলগতিবিদ্যায় অনুসরণ করা হয়, একটি বিস্ফোরণ বেরোতে পারে কি না দেখতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি ধসে পড়া তারার জেট কি ভেদ করে গামা-রশ্মির বিস্ফোরণ তৈরি করতে পারে?

বাদ দেয়: জেট ছোড়া হাতে চাপিয়ে দেওয়া হয়, কারণ কেন্দ্রীয় ইঞ্জিন এত ছোট ও দ্রুত যে আবরণ দিয়ে তা অনুসরণ করা যায় না।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি অক্ষসমমিত থেকে ত্রিমাত্রিক আপেক্ষিকতাবাদী জলগতিবিদ্যা।শুরুর সাল: 1999 MacFadyen ও Woosley-র গামা-রশ্মি বিস্ফোরণ ও ব্যর্থ সুপারনোভার বিস্ফোরণের কোল্যাপসার সিমুলেশন। সূত্র

জ্যোতিঃরাসায়নিক বিক্রিয়া-নেটওয়ার্ক

ঠান্ডা আন্তঃনাক্ষত্রিক মেঘে কয়েক শো গ্যাস-দশা ও দানা-পৃষ্ঠের বিক্রিয়া সমাকলন করা হয়, যাতে বোঝা যায় কোন অণু তৈরি হয় ও তারা ঘনীভূত হতে শুরু করলে সেগুলো কীভাবে ক্ষয় হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ঠান্ডা মেঘে কোন অণু তৈরি হয়, আর কত দ্রুত?

বাদ দেয়: অনেক হার-সহগ কেবল ঘরের তাপমাত্রায় মাপা হয়েছে বা আন্দাজ করা।

যাতে চলে: প্রায় 10⁸ FLOPS মোটামুটি হাজার হাজার রাসায়নিক প্রজাতির জন্য স্টিফ হার-সমীকরণ, প্রতিটি মেঘের জন্য হালকা।শুরুর সাল: 1973 Herbst ও Klemperer-এর ঘন আন্তঃনাক্ষত্রিক মেঘে অণুর গঠন ও ক্ষয়ের মডেল। সূত্র

আন্তঃনাক্ষত্রিক চুম্বকিত টার্বুলেন্স

একটি সংকোচনযোগ্য, চুম্বকিত গ্যাসকে পর্যায়বৃত্ত বাক্সে নাড়ানো হয়, অশান্ত প্রবাহ (টার্বুলেন্স) কত দ্রুত শক্তি হারায় তা জানতে; এটাই ঠিক করে মেঘ কত দ্রুত ভেঙে তারা হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আন্তঃনাক্ষত্রিক গ্যাসে টার্বুলেন্স কত দ্রুত মিলিয়ে যায়?

বাদ দেয়: সংখ্যাগত অপচয় আসল ক্ষুদ্র-মাপের পদার্থবিদ্যার জায়গা নেয়, আর বাক্সে কোনো দেয়াল বা মহাকর্ষ নেই।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁵ FLOPS মোটামুটি উচ্চ রেজোল্যুশনে ত্রিমাত্রিক MHD রান।শুরুর সাল: 1998 Stone, Ostriker ও Gammie-র সংকোচনযোগ্য চুম্বক-প্রবাহবিদ্যাগত টার্বুলেন্সে শক্তিক্ষয়। সূত্র

গ্রহ গঠন

একটি তরুণ তারার চারপাশের চাকতিতে ধুলো লেগে নুড়ি, গ্রহাণুক ও অবশেষে গ্রহে পরিণত হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ধুলোর একটি চাকতি কীভাবে সৌরজগৎ হয়ে ওঠে?

বাদ দেয়: নুড়ি থেকে কয়েক কিলোমিটার চওড়া প্ল্যানেটেসিমাল হওয়ার ধাপ এখনো বের করার চেয়ে ধরে নেওয়াই বেশি।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁵ FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় ক্লাস্টার, একটি চাকতির জন্য কয়েক দিন থেকে কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1978 Greenberg ও সহকর্মীদের গ্রহাণুক-পুঞ্জীভবনের প্রথম সংখ্যাগত গণনা।

কক্ষপথের গতিবিদ্যা

শত শত কোটি বছর ধরে গ্রহগুলোর একে অপরকে টানা, আর তাদের মাঝ দিয়ে ছুটে যাওয়া গ্রহাণু আর ধূমকেতু।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: সৌরজগৎ কি স্থিতিশীল, আর এই গ্রহাণু কি কোনো কিছুতে আঘাত করবে?

বাদ দেয়: বিশৃঙ্খলা মানে যথেষ্ট সময় পর একটি ক্ষুদ্র রাউন্ডিং ত্রুটি উত্তর উল্টে দিতে পারে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹³ FLOPS মোটামুটি একটি ডেস্কটপ কম্পিউটার; কয়েক বিলিয়ন বছর কয়েক দিনে ধরে যায়।শুরুর সাল: 1988 Sussman ও Wisdom-এর ডিজিটাল অরেরি প্লুটোর কক্ষপথে বিশৃঙ্খলা (কেওস) খুঁজে পেয়েছিল।

ইন্টারঅ্যাকটিভ মডেলটি চালান

গ্রহ ও বহির্গ্রহের বায়ুমণ্ডল

অন্য জগতের জন্য মানিয়ে নেওয়া জলবায়ু মডেল: ভিন্ন গ্যাস, মহাকর্ষ, ঘূর্ণন ও তারার আলো।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই গ্রহের পৃষ্ঠে কি তরল জল টিকে থাকতে পারে?

বাদ দেয়: পৃথিবীতে ক্রমাঙ্কিত মেঘ ও রসায়নের পরামিতিকরণ এমন বায়ুমণ্ডলে প্রয়োগ করে, যা হয়তো অনেক ভিন্নভাবে আচরণ করে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁵ FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় ক্লাস্টার, প্রতিটি সিমুলেটেড গ্রহ-বছরে কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1969 Leovy ও Mintz-এর মঙ্গলের প্রথম সাধারণ-সঞ্চালন মডেল।

গ্রহের অভ্যন্তর ও ডাইনামো

গ্রহের গভীরে গরম, পরিচলিত শিলা বা ধাতু, মডেল করা হয় তা চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে কি না এবং তাপ কীভাবে পৃষ্ঠে বেরিয়ে আসে তা দেখতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই গ্রহের চৌম্বক ক্ষেত্র কেন আছে, আর একই আকারের আরেকটির কেন নেই?

বাদ দেয়: আসল গ্রহ-কেন্দ্রের চেয়ে অনেক মৃদু সান্দ্রতা ও ঘূর্ণন-হারে চলে, তারপর ধারণার বলে বড় করা হয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় ক্লাস্টার, একটি অভ্যন্তরীণ মডেলের জন্য কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1995 পৃথিবীর ক্ষেত্র তৈরি করা ভূ-ডাইনামোর প্রাথমিক ত্রিমাত্রিক কম্পিউটার মডেল।

আঘাতজনিত গর্ত তৈরি

একটি গ্রহে একটি গ্রহাণু বা ধূমকেতুর আঘাত, ভূমির ভেতরে শক-তরঙ্গ থেকে গর্ত, ধ্বংসাবশেষ ও রেখে যাওয়া জলবায়ু-প্রভাব পর্যন্ত মডেল করা।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই আঘাতকারী বস্তুটি কত বড় গর্ত ও কত ক্ষতি করবে?

বাদ দেয়: আঘাতকারী বস্তুর শক্তি আর ভেতরের গঠন সাধারণত শুধু তার আকার আর গতি থেকে অনুমান করা হয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁴ FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন বা ছোট ক্লাস্টার, প্রতিটি আঘাত-দৃশ্যকল্পে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1980 ডাইনোসর-বিলুপ্তির অনুমানে উদ্দীপ্ত, আঘাত-গর্তের প্রাথমিক হাইড্রোকোড সিমুলেশন।

বহির্গ্রহ শনাক্তকরণ ও বৈশিষ্ট্য নির্ণয়

কোনো গ্রহ তার তারার আলোয় যে ম্লানতা বা দোলন ঘটাত, তা হিসাব করা হয়, আসল টেলিস্কোপের তথ্যের সঙ্গে মিলিয়ে তার আকার আর কক্ষপথ বের করতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: উজ্জ্বলতার ওই কমে যাওয়া কি সত্যিই একটি গ্রহ, আর হলে তা কত বড়?

বাদ দেয়: তারার কালো দাগ আর তারার কাঁপুনি কোনো গ্রহের সংকেতকে এতটা হুবহু নকল করতে পারে যে স্বয়ংক্রিয় অনুসন্ধানও ধোঁকা খায়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹³ FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন; প্রতিটি প্রার্থী সংকেতে কয়েক মিনিট থেকে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1984 প্রথম বহির্গ্রহ-অনুসন্ধান পরিকল্পনায় ব্যবহৃত প্রাথমিক গণনা করা আলোক-বক্র মডেল।

বিশাল-আঘাত সিমুলেশন

দুটি গ্রহ-আকারের বস্তুর সংঘর্ষের স্মুদড-পার্টিকল হাইড্রোডাইনামিক্স; যে গলিত পদার্থ আর ধ্বংসাবশেষ জমে চাঁদ হতে পারে, তার হিসাব রাখা হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: তরুণ গ্রহদের সংঘর্ষ কি চাঁদ তৈরি করে থাকতে পারে?

বাদ দেয়: ফল নির্ভর করে অবস্থা-সমীকরণ এবং ধরে-নেওয়া প্রাথমিক ঘূর্ণন ও কোণের ওপর।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি বাস্তবসম্মত অবস্থা-সমীকরণসহ কয়েক মিলিয়ন SPH কণাশুরুর সাল: 2001 Origin of the Moon in a giant impact near the end of Earth's formation (2001) সূত্র

গ্রহ-জনসংখ্যা সংশ্লেষণ

দ্রুত অর্ধ-বিশ্লেষণমূলক গ্রহ-গঠন মডেল হাজার হাজার সিমুলেটেড ব্যবস্থার জন্য চালানো হয়, একটি পরিসংখ্যানগত জনগোষ্ঠী তৈরি করতে, যা বহির্গ্রহ জরিপের সঙ্গে তুলনা করা হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি নির্দিষ্ট গঠন-তত্ত্ব গ্রহের ভর আর কক্ষপথের কোন মিশ্রণ অনুমান করে?

বাদ দেয়: প্রতিটি ব্যবস্থা একটি সরলীকৃত একমাত্রিক মডেল, পূর্ণ হাইড্রোডাইনামিক চালনা নয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁴ FLOPS মোটামুটি হাজার হাজার হালকা একমাত্রিক চাকতির রানশুরুর সাল: 2004 Toward a deterministic model of planetary formation I (2004) সূত্র

বহির্গ্রহের বায়ুমণ্ডল পুনরুদ্ধার

একটি মডেল বায়ুমণ্ডল হাজার হাজার বার একটি সঞ্চারণ বা নিঃসরণ বর্ণালীর বিরুদ্ধে চালানো হয়, তাপমাত্রা ও আণবিক প্রাচুর্য অনুমান করতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: দূরের কোনো গ্রহের বাতাস কী দিয়ে তৈরি?

বাদ দেয়: এক-মাত্রিক মডেল সীমিত মানের উপাত্তে মেলানো, তাই অপজাত সমাধান সাধারণ।

যাতে চলে: প্রায় 10¹² FLOPS মোটামুটি বেজীয় নমুনাকারীতে কয়েক মিলিয়ন বর্ণালী মূল্যায়ন।শুরুর সাল: 2009 Madhusudhan ও Seager-এর বহির্গ্রহের বায়ুমণ্ডলের জন্য তাপমাত্রা ও প্রাচুর্য পুনরুদ্ধার পদ্ধতি। সূত্র

বাসযোগ্য-অঞ্চলের জলবায়ু মডেলিং

একটি পাথুরে গ্রহের একমাত্রিক জলবায়ু মডেল, তার তারা থেকে ভিন্ন ভিন্ন দূরত্বে, তারার আলো, গ্রিনহাউস গ্যাস ও মেঘের ভারসাম্য মিলিয়ে কোথায় তরল জল টিকতে পারে তা খুঁজতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি গ্রহ তার তারা থেকে কত দূরে থেকেও তরল জল ধরে রাখতে পারে?

বাদ দেয়: একটি স্তম্ভ মেঘ বা দিন-রাতের বৈপরীত্য উপস্থাপন করতে পারে না, তাই অঞ্চলের কিনারা ত্রিমাত্রিক মডেলের সঙ্গে সরে যায়।

যাতে চলে: প্রায় 10⁶ FLOPS মোটামুটি একটি একমাত্রিক বিকিরণ-পরিচলন স্তম্ভ, ল্যাপটপের জন্য যথেষ্ট হালকা।শুরুর সাল: 1993 Kasting, Whitmire ও Reynolds-এর মুখ্য-ক্রম তারার চারপাশের বাসযোগ্য অঞ্চল। সূত্র

স্ট্রিমিং অস্থিরতায় গ্রহাণুক গঠন

গ্যাস-চাকতিতে ধুলোর দানা জমাট বেঁধে প্রথম কিলোমিটার-আকারের বস্তুতে পরিণত হয়, কণা ও গ্যাস দিয়ে সিমুলেট করা, টার্বুলেন্স কি তাদের ধসে পড়ার মতো যথেষ্ট ঘনীভূত করতে পারে তা দেখতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: নুড়ি কীভাবে জমাট বেঁধে প্রথম গ্রহ-নির্মাণ-উপাদান হয়?

বাদ দেয়: ছোট ছোট বাক্স চাকতির একটা অংশ ঢেকে রাখে, আর কণাগুলোর আকার একটি সংকীর্ণ পরিসরে থাকে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি কয়েক শো মিলিয়ন কণাসহ ত্রিমাত্রিক স্থানীয়-বাক্স রান।শুরুর সাল: 2007 Johansen ও সহকর্মীদের টার্বুলেন্ট নক্ষত্র-পরিবেষ্টনী চাকতিতে দ্রুত গ্রহাণুক গঠন। সূত্র

গ্রহ-চাকতি মিথস্ক্রিয়া ও স্থানান্তর

যে গ্যাস-চাকতি থেকে একটি গ্রহ গড়ে উঠেছে, তার ভেতরে বসা সেই গ্রহ একটি সর্পিল ঢেউ টানে, যা তাকে ভেতরের বা বাইরের দিকে টেনে নেয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: গ্রহগুলো যেখানে গঠিত হয়েছিল সেখান থেকে কেন সরে যায়?

বাদ দেয়: স্থানান্তরের হার চাকতির তাপগতিবিদ্যা ও সান্দ্রতার প্রতি সংবেদনশীল, যা ভালোভাবে জানা নেই।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁴ FLOPS মোটামুটি হাজার হাজার কক্ষপথ জুড়ে তরলগতীয় চাকতির রান।শুরুর সাল: 2000 Kley-র প্রোটোগ্রহ-ব্যবস্থার স্থানান্তরের তরলগতীয় সিমুলেশন। সূত্র

কৃষ্ণগহ্বরের একীভবন

আইনস্টাইনের সমীকরণ সরাসরি সমাধান করা হয় যখন দুটি কৃষ্ণগহ্বর পাক খেয়ে একত্র হয়, সনাক্তকারীরা যে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ-সংকেত শোনে তা তৈরি করে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই ভরের দুটি কৃষ্ণগহ্বর থেকে আমরা কোন তরঙ্গরূপ দেখব?

বাদ দেয়: একীভবনের আগের শেষ সেকেন্ডের ভগ্নাংশে এখনো এমন আনুমানিকতা লাগে, যা কোনো কম্পিউটার পুরোপুরি মেটাতে পারে না।

যাতে চলে: প্রায় 10^16.5 FLOPS মোটামুটি একটি বড় ক্লাস্টার, একটি তরঙ্গরূপের জন্য কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1964 Hahn ও Lindquist-এর দুটি কৃষ্ণগহ্বরের সামনাসামনি সংঘর্ষের প্রথম গণনা।

অ্যাক্রিশন চাকতি ও জেট

চৌম্বকিত গ্যাস কৃষ্ণগহ্বরে পাক খেয়ে পড়ে, গরম হয় এবং হাজার হাজার আলোকবর্ষ জুড়ে চলা জেট ছোড়ে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি কৃষ্ণগহ্বর কীভাবে চারপাশের ছায়াপথের চেয়ে বেশি উজ্জ্বলভাবে জ্বলে?

বাদ দেয়: কৃষ্ণগহ্বরের নিজস্ব মাত্রা পর্যন্ত চাকতি এবং বিস্তৃত গ্যালাক্সি একসঙ্গে অনুসরণ করতে পারে না।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি একটি বড় ক্লাস্টার, একটি বৈশ্বিক চাকতি-চালনার জন্য কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1991 চৌম্বক-ঘূর্ণন অস্থিরতা প্রকাশ করা Balbus ও Hawley-র সিমুলেশন।

মহাকাশের আবহাওয়া

সূর্য থেকে আসা সৌরবায়ু আর বিস্ফোরণ পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রে আঘাত করছে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই সৌরঝড় কি উপগ্রহ বা বিদ্যুৎ গ্রিডের ক্ষতি করবে, আর কখন পৌঁছাবে?

বাদ দেয়: অগ্ন্যুৎপাতের আগমনের সময় মাঝারি নির্ভুলতায় এবং তার শক্তি যথেষ্ট কম নির্ভুলতায় পূর্বাভাস দেয়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁵ FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় পূর্বাভাস কেন্দ্রের ক্লাস্টার, দিনে কয়েকবার চালানো।শুরুর সাল: 1978 পৃথিবীর ক্ষেত্রে সৌরবায়ুর আঘাতের প্রাথমিক বৈশ্বিক MHD সিমুলেশন।

নিউট্রন তারার একীভবন

দুটি নিউট্রন তারা পাক খেয়ে কাছে এসে ধাক্কা খায়, আইনস্টাইনের সমীকরণ আর নিউক্লীয় পদার্থবিজ্ঞান একসঙ্গে ধরে অনুসরণ করা হয়, কী ধ্বংসাবশেষ আর আলো ছিটকে বেরোয় তা দেখতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই একীভবন কি একটি কৃষ্ণগহ্বর তৈরি করে, আর পৃথিবীতে পাওয়া ভারী মৌল কি তা গড়ে?

বাদ দেয়: এত ঘন পদার্থের নিউক্লীয় পদার্থবিজ্ঞান এখনো পুরোপুরি জানা নেই, তাই ধ্বংসাবশেষের উপাদানে সত্যিকারের অনিশ্চয়তা আছে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় সুপারকম্পিউটারের একটি বড় ভাগ, কয়েক সপ্তাহের জন্য।শুরুর সাল: 1990 সংঘর্ষে আসা নিউট্রন তারার প্রাথমিক আপেক্ষিকতাবাদী জলগতিবিদ্যা সিমুলেশন।

পালসার চৌম্বকমণ্ডল

ঘূর্ণায়মান নিউট্রন তারার চারপাশের ঘূর্ণি চৌম্বক ক্ষেত্র আর প্লাজমা হিসাব করা হয়, সেটি কীভাবে রেডিও তরঙ্গ আর উচ্চ-শক্তির কণা মহাকাশে ছুড়ে দেয় তা দেখতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: পালসারের রশ্মি কেন নিয়মিত দৃষ্টিরেখা পেরিয়ে ঘোরে, আর তার আকার কী ঠিক করে?

বাদ দেয়: তারার পৃষ্ঠের ঠিক ওপরের প্লাজমা, যেখানে রশ্মিটি আসলে তৈরি হয়, তা এখনো পদার্থবিজ্ঞানে ভালোভাবে বোঝা যায়নি।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁵ FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় ক্লাস্টার, প্রতিটি চৌম্বকমণ্ডল মডেলে কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1999 একটি পালসারের ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্রের প্রাথমিক বৈশ্বিক সিমুলেশন।

সূর্যের অভ্যন্তর ও ডায়নামো

সূর্যের ভেতরে পরিচলিত ও ঘূর্ণায়মান গরম প্লাজমা, মডেল করা হয় এগারো বছরের সূর্যকলঙ্ক-চক্রে চৌম্বক ক্ষেত্র কীভাবে পাক খায় তা দেখতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: সূর্যের চৌম্বক সক্রিয়তা কেন এগারো বছরের চক্রে বাড়ে-কমে?

বাদ দেয়: মডেলটিকে পর্যবেক্ষিত মানের দিকে না ঝুঁকিয়ে এখনো চক্রের পর্যায়কাল ও বিস্তার নির্ভরযোগ্যভাবে ফুটিয়ে তুলতে পারে না।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় ক্লাস্টার, একটি সিমুলেটেড চক্রের জন্য কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1983 সূর্যের অভ্যন্তরের প্রাথমিক ত্রিমাত্রিক পরিচলন সিমুলেশন।

সংখ্যাগত আপেক্ষিকতা থেকে মহাকর্ষ-তরঙ্গের টেমপ্লেট ব্যাংক

ভরের অনুপাত ও ঘূর্ণন জুড়ে কয়েক শো থেকে কয়েক হাজার সিমুলেটেড কৃষ্ণগহ্বর-একীভবন, যা তরঙ্গরূপ মডেলে ক্যালিব্রেট করা হয়, ডিটেক্টর যার সঙ্গে উপাত্ত মেলায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: যেকোনো কৃষ্ণগহ্বর একীভবনের সংকেত দেখতে কেমন?

বাদ দেয়: ক্যাটালগ পরামিতি-পরিসরে ফাঁকা ফাঁকা, তাই এর মাঝের তরঙ্গরূপ মডেল সিমুলেশন নয়, মিলিয়ে নেওয়া।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি হাজার হাজার একীভবনের রান, প্রতিটি ক্লাস্টারে কয়েক সপ্তাহের।শুরুর সাল: 2013 Mroue ও সহকর্মীদের মহাকর্ষ-তরঙ্গ জ্যোতির্বিজ্ঞানের জন্য 174টি যুগল কৃষ্ণগহ্বর সিমুলেশনের ক্যাটালগ। সূত্র

মহাকর্ষ-তরঙ্গের নকল উপাত্ত চ্যালেঞ্জ

অনেক ঢোকানো উৎস ও বাস্তবসম্মত গোলমালসহ সিমুলেটেড ডিটেক্টর উপাত্ত, বিশ্লেষণ-পাইপলাইন ভেতরে লুকানো জ্যোতিঃপদার্থিক সংকেত উদ্ধার করতে পারে কি না পরীক্ষা করতে ব্যবহৃত।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি বিশ্লেষণ-পাইপলাইন কি নয়েজে চাপা পড়া প্রতিটি উৎস খুঁজে মাপতে পারে?

বাদ দেয়: গোলমাল আদর্শায়িত ও ঢোকানো উৎসের জনসংখ্যা ধরে নেওয়া, তাই আসল-উপাত্তের জটিলতা অনুপস্থিত।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁴ FLOPS মোটামুটি হাজার হাজার ওভারল্যাপ-করা উৎসসহ অনেক দীর্ঘ উপাত্ত-প্রবাহ।শুরুর সাল: 2006 Mock LISA Data Challenges, মহাকাশভিত্তিক মহাকর্ষীয় তরঙ্গ বিশ্লেষণের প্রথম কমিউনিটি-ব্লাইন্ড পরীক্ষা। সূত্র

ম্যাগনেটার চৌম্বকমণ্ডল ও ফ্লেয়ার সিমুলেশন

ম্যাগনেটারের বাইরের পাক খাওয়া চৌম্বক ক্ষেত্র, যে নিউট্রন তারার ক্ষেত্র জানা সবচেয়ে প্রবল, পীড়ন জমা, পুনঃসংযোগ আর ফ্লেয়ার ছাড়ার সময় অনুসরণ করা হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি নিউট্রন তারার পাকানো ক্ষেত্র কীভাবে ফ্লেয়ারে শক্তি ছুড়ে দেয়?

বাদ দেয়: ফোর্স-ফ্রি পদার্থবিদ্যা প্লাজমার জড়তা এবং আসল ফ্লেয়ারকে চালানো জোড়া-সৃষ্টির প্রক্রিয়া ভুলে যায়।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি ক্লাস্টারে আপেক্ষিকতাবাদী বল-মুক্ত রান।শুরুর সাল: 2012 Parfrey, Beloborodov ও Hui-এর পাকানো, পুনঃসংযুক্ত ম্যাগনেটার চৌম্বকমণ্ডলের সিমুলেশন। সূত্র

কৃষ্ণগহ্বরের ছায়া ও ছবি রেন্ডারিং

কৃষ্ণগহ্বর ও তার গরম গ্যাসের চারপাশের বাঁকা স্থান-কালের ভেতর দিয়ে চালানো আলোকরশ্মি, যাতে টেলিস্কোপ যে বলয়াকার ছবি দেখবে তার পূর্বাভাস দেওয়া যায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কৃষ্ণগহ্বরের চারপাশের জ্বলন্ত গ্যাস পৃথিবী থেকে দেখতে কেমন?

বাদ দেয়: গ্যাস মডেলটি সিমুলেশনের পরে বসানো একটি আন্দাজ, তাই ছবিটি ধরে নেওয়া ইলেকট্রন তাপমাত্রা আর চৌম্বক ক্ষেত্রের ওপর নির্ভর করে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁵ FLOPS মোটামুটি হাজার হাজার সংযুক্তি সিমুলেশন স্ন্যাপশটের ভেতর দিয়ে রে ট্রেসিং।শুরুর সাল: 2000 Falcke, Melia and Agol's simulated image of the shadow of the black hole at the Galactic centre. সূত্র

কৃষ্ণগহ্বরের জোয়ারে তারা ছিঁড়ে যাওয়া

একটি বিশাল কৃষ্ণগহ্বরের টানে ছিঁড়ে যাওয়া একটি তারা, তার ধ্বংসাবশেষ একটি ধারায় টেনে লম্বা হয়ে ফিরে পড়ে ও জ্বলে ওঠে, জলগতিবিদ্যায় অনুসরণ করা হয়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: টুকরো টুকরো হওয়া তারার কতটা কৃষ্ণগহ্বরে পড়ে, আর ফ্লেয়ার কতটা উজ্জ্বল?

বাদ দেয়: ফ্লেয়ারকে যে বিকিরণ দৃশ্যমান করে, তা কেবল আনুমানিক, তাই আলোর রেখা অনুমান করা হয়, শুরু থেকে শেষ পর্যন্ত সিমুলেট করা হয় না।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁶ FLOPS মোটামুটি সাধারণ আপেক্ষিকতার হিসাবসহ স্মুদড-পার্টিকল বা গ্রিডভিত্তিক সিমুলেশন।শুরুর সাল: 1989 একটি বিশাল কৃষ্ণগহ্বরের দ্বারা একটি তারার জোয়ার-ভাঙনের Evans ও Kochanek-এর জলগতীয় সিমুলেশন। সূত্র

কিলোনোভা বিকিরণ-পরিবহন

নিউট্রন-তারার একীভবন থেকে ভারী মৌলের ধ্বংসাবশেষের জ্বলন্ত মেঘ, তেজস্ক্রিয় উত্তাপ আর বিকিরণ পরিবহনসহ মডেল করা হয়, তার আলো আর রং অনুমান করতে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: নিউট্রন-তারার একীভবনের পরের দীপ্তি কত উজ্জ্বল ও কতটা লাল?

বাদ দেয়: সবচেয়ে ভারী মৌলের অস্বচ্ছতা অসম্পূর্ণ পারমাণবিক উপাত্তের ওপর দাঁড়িয়ে এবং পূর্বাভাসিত রঙের অনিশ্চয়তায় প্রভাবশালী।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁴ FLOPS মোটামুটি পারমাণবিক অস্বচ্ছতার উপাত্তসহ বহুমাত্রিক মন্টে কার্লো বিকিরণ পরিবহন।শুরুর সাল: 2010 Metzger ও সহকর্মীদের r-প্রক্রিয়া তেজস্ক্রিয় ক্ষয় চালিত তড়িৎচৌম্বকীয় প্রতিরূপের মডেল। সূত্র

বিকিরণ-বলয় মডেলিং

কোনো গ্রহের চারপাশের চৌম্বক ক্ষেত্রে আটকে থাকা উচ্চশক্তির ইলেকট্রন ও প্রোটন, ব্যাপন, প্রবেশ ও ক্ষয়ের মাধ্যমে চলমান, যাতে উপগ্রহের বিপদের পূর্বাভাস দেওয়া যায়।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: চৌম্বক ঝড়ের সময় আটকে থাকা বিকিরণের বলয় কেন ফুলে ওঠে আর খালি হয়?

বাদ দেয়: তরঙ্গ-কণা ব্যাপনের হার সীমিত মাপ থেকে প্যারামিটার ধরে নেওয়া, যা ভুলের একটি প্রধান উৎস।

যাতে চলে: প্রায় 10¹³ FLOPS মোটামুটি ঝড়ের সময়কাল জুড়ে ত্রিমাত্রিক ব্যাপন রান।শুরুর সাল: 1995 Beutier and Boscher's three-dimensional model of the electron radiation belt. সূত্র

মহাকর্ষ-তরঙ্গের নিউরাল অনুমান

একটি নিউরাল নেটওয়ার্ক কৃত্রিম ডিটেক্টর-নয়েজে লক্ষ লক্ষ সিমুলেটেড একীভবনের সংকেতে প্রশিক্ষিত হয়, যাতে নতুন ঘটনার সম্ভাব্য ভর, ঘূর্ণন ও দূরত্ব প্রায় তাৎক্ষণিকভাবে বলতে পারে।

যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি কৃষ্ণগহ্বর-একীভবনের বৈশিষ্ট্য কি কয়েক সেকেন্ডে অনুমান করা যায়, এতটা আগে যে টেলিস্কোপ ঘুরিয়ে ধরা যায়?

বাদ দেয়: এটি ততটাই ভালো, যতটা ভালো সেই তরঙ্গরূপ মডেল ও গোলমাল, যা দিয়ে এটি প্রশিক্ষিত; অস্বাভাবিক সংকেত এর শেখার বাইরে পড়তে পারে।

যাতে চলে: প্রায় 10¹⁷ FLOPS মোটামুটি সিমুলেটেড তরঙ্গরূপে কয়েক সপ্তাহের GPU প্রশিক্ষণ।শুরুর সাল: 2021 মহাকর্ষীয় তরঙ্গের ঘটনার জন্য Dax ও সহকর্মীদের নিউরাল পোস্টেরিয়র অনুমান। সূত্র